阅读说明：本技术 一种粗高铼酸铵溶液除杂过滤方法及装置 (Impurity removal and filtration method and device for coarse ammonium perrhenate solution ) 是由 付新科 徐元博 马力言 周永星 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种粗高铼酸铵溶液除杂过滤方法及装置,方法包括：步骤一：加热溶解粗高铼酸铵得到粗高铼酸铵溶液,溶解温度为80～90℃；步骤二：采用循环错流过滤法进行粗高铼酸铵溶液的过滤得到高铼酸铵清液,过滤介质为滤膜；过滤压力0.3～0.4MP,过滤流量为3.5～8m<Sup>3</Sup>/H,滤膜精度为10～50nm；步骤三：高铼酸铵清液经结晶提纯后得到高铼酸铵晶体。装置设置原料罐、滤膜组件及清液罐；原料罐与滤膜组件的浓液出液端通过循环管路连通,实现循环过滤；清液罐与滤膜组件的清液出液端通过管路连通,实现清液收集。经初步估算过滤效率提高至原有过滤装置的3～5倍,过滤后清液含杂量较以前明显减少,一次冷冻结晶高铼酸铵纯度达到96.3％以上。(The invention discloses a method and a device for impurity removal and filtration of a coarse ammonium perrhenate solution, wherein the method comprises the following steps: the method comprises the following steps: heating to dissolve the crude ammonium perrhenate to obtain a crude ammonium perrhenate solution, wherein the dissolving temperature is 80-90 ℃; step two: filtering the coarse ammonium perrhenate solution by adopting a circulating cross-flow filtration method to obtain an ammonium perrhenate clear solution, wherein a filter medium is a filter membrane; the filtration pressure is 0.3-0.4 MP, and the filtration flow is 3.5-8 m 3 H, the precision of the filter membrane is 10-50 nm; step three: and crystallizing and purifying the ammonium perrhenate clear solution to obtain ammonium perrhenate crystals. The device is provided with a raw material tank, a filter membrane component and a clear liquid tank; the raw material tank is communicated with the concentrated solution outlet end of the filter membrane component through a circulating pipeline to realize circulating filtration; the clear liquid tank is communicated with the clear liquid outlet end of the filter membrane component through a pipeline, so that clear liquid collection is realized. The filtration efficiency is improved to the original filtration through preliminary estimationThe impurity content of the filtered clear liquid is obviously reduced by 3-5 times of the device compared with the impurity content of the filtered clear liquid, and the purity of the ammonium perrhenate subjected to primary freezing crystallization reaches over 96.3 percent.)

一种粗高铼酸铵溶液除杂过滤方法及装置

技术领域

本发明属于固液分离设备技术领域，涉及一种粗高铼酸铵溶液除杂过滤方法及装置。

背景技术

在铼金属回收系统中，粗高铼酸氨溶液含铼量高，杂质多且粒度细，且溶液常温下一般处于过饱和状态，过滤过程温度的降低将导致结晶体的出现，不易于过滤固液分离，目前行业内现有的过滤方法效率较低，铼损失滤高。

常压过滤:此方法设备简单，操作简便，一般设置过滤槽，过滤采用滤布过滤精度为100～200目，完全依靠静置自流过滤，耗时长，过滤精度低，且溶液过滤过程中易结晶堵塞滤布，造成过滤困难，滤布频繁清洗，铼金属回收率降低。

负压抽滤:此方法采用特制滤袋过滤精度一般为600～1000目，设置负压罐及抽滤槽，负压抽滤一般能达到-0.07～-0.09MPA，对高铼溶液溶解时加热，过滤过程保持常温，目前大多数高铼酸氨固液分离采用此种方法，存在缺点为：过滤精度不够高，分离不够彻底，过滤过程中易发生结晶堵塞，固体杂质易在抽滤的过程中附着在滤袋上，降低了过滤效率。

机械压滤:此办法采用小型板框压滤机作为主要设备，过滤过程保持常温，优点压榨压力大，板框滤布选型精度接近1000目，过滤精度较高，缺点过滤后液仍有杂质透滤，过滤过程结晶易堵塞滤布，另外由于一般粗高铼酸氨溶液含固量不高，滤饼不易形成，过滤效果不够稳定。

经过了解。行业内目前针对粗高铼酸氨的过滤主要过滤方式集中在传统“死端过滤”“滤饼过滤”等过滤方式，均不适宜于粗高铼酸氨过饱和溶液的固液分离过滤，部分企业在传统过滤方式的基础上提出改良方案，采用高温负压热滤的方式，固液分离效率有所提高，但仍无法彻底满足粗高铼酸氨溶液的固液分离工艺设备需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种粗高铼酸铵溶液除杂过滤方法及装置，通过一种新形式的过滤方法和装置达到精密过滤的目的。

本发明所采用的技术方案是：

一种粗高铼酸铵溶液除杂过滤方法，包括：

步骤一：加热溶解粗高铼酸铵得到粗高铼酸铵溶液，溶解温度为80～90℃；

步骤二：采用循环错流过滤法进行粗高铼酸铵溶液的过滤得到高铼酸铵清液，过滤介质为滤膜；过滤压力0.3～0.4MP，过滤流量为3.5～8m³/H，滤膜精度为10～50nm；

步骤三：高铼酸铵清液经结晶提纯后得到高铼酸铵晶体。

可选的，所述的溶解温度为82～88℃。

可选的，所述的溶解温度为85℃。

可选的，所述的过滤流量为3.7～4.5m³/H。

可选的，所述的过滤流量为4.5～6.0m³/H。

可选的，所述的粗高铼酸铵溶液的pH＞10.5。

可选的，所述的高铼酸铵清液的结晶温度为-3～-5℃。

一种粗高铼酸铵溶液除杂过滤装置，设置原料罐、滤膜组件及清液罐；原料罐与滤膜组件的浓液出液端通过循环管路连通，实现循环过滤；清液罐与滤膜组件的清液出液端通过管路连通，实现清液收集。

可选的，所述的滤膜组件为并列设置的多个滤膜组成；所述的滤膜包括滤膜壳体，在所述的滤膜壳体内间隔叠设多个滤芯；所述滤膜的清液出液端与滤芯的叠设方向同向。

可选的，在所述的原料罐内设置加热棒和测温计；在滤膜组件流入端的循环管路上设置循环泵，在滤膜组件浓液流出端的循环管路上设置第一流量传感器和压力传感器；所述的滤膜组件由第一滤膜、第二滤膜、第三滤膜和第四滤膜并列设置形成。

本发明方法的有益效果是：

经初步估算，利用本发明的方法和装置，过滤效率提高至原有过滤装置的3～5倍，过滤后清液含杂量较以前明显减少，一次冷冻结晶高铼酸铵纯度达到96.3％以上，较原有循环三次冷冻结晶纯度95.6％以上有明显提高，一次结晶率的提高也降低了多次重溶铼金属的损失率，经济效益明显，由于自动化联锁的投用，降低了人工操作强度，同时避免了人与高温溶液接触的机会，提高了高温下固液分离人员操作的安全性。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的

具体实施方式

一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1为本发明的粗高铼酸铵溶液除杂过滤装置的结构示意图；

图2为本发明的滤膜结构示意图；

图3为经本发明的粗高铼酸铵溶液除杂过滤方法及装置处理前后的结果对比图；

图中各标号表示为:

A-原料罐、B-滤膜组件、B1-第一滤膜、B2-第二滤膜、B3-第三滤膜、B4-第四滤膜、C-清液罐；

B1-1滤膜壳体、B1-2滤芯；

a-测温计、b-加热棒、c-循环泵、d-第一流量传感器、e-压力传感器、f-第二流量传感器；

1-原料阀、2-管道过滤器、3-进料阀、4-清液阀、5-浓液回流阀、6-电动调节阀、7-手动回流阀、8-清液排液阀、9-第一排污阀、10-第二排污阀。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外，“前、后”指的是基于管路中液体流动方向，液体的来向为“前”，液体的走向为“后”。

本公开中提到的“浓液”指的是过滤后留下含有滤渣的液体；“清液”指的是过滤后的滤液。

本发明中提到的粗高铼酸铵指一次结晶后含杂大约30％～40％(质量百分比)的高铼酸铵晶体，粗高铼酸铵溶液指升温溶解后形成的含杂溶液。铼金属回收系统目前采用含铼液过滤后，含铼净液采用阴离子交换吸附系统，树脂吸附饱和后，采用氨水解吸后进行浓缩蒸发冷冻解析液，一次结晶物抽滤干燥后为粗高铼酸铵，高铼酸铵纯度约60％左右。

通过本发明的方法和装置，消除了粗高铼酸氨溶液过滤过程温度降低引起的结晶，消除了结晶堵塞过滤装置的风险，提高了过滤效率。提高了粗高铼酸铵的过滤精度，保证了固液分离精度，在传统约1000目(12.5μm)的基础上提升至了nm级，达到了精细固液分离的效果。该发明方法采用错流过滤方式，过滤压力可控，温度流量联锁，自动化程度高，人员操作难度低，工作强度小。

结合附图1-3对本实用发明进行详细说明：

本公开的粗高铼酸铵溶液除杂过滤方法，包括：步骤一：加热溶解粗高铼酸铵得到粗高铼酸铵溶液，溶解温度为80～90℃；步骤二：采用循环错流过滤法进行粗高铼酸铵溶液的过滤得到高铼酸铵清液，过滤介质为滤膜；过滤压力0.3～0.4MP，过滤流量为3.5～8m³/H，滤膜精度为10～50nm；步骤三：高铼酸铵清液经结晶提纯后得到高铼酸铵晶体。经初步估算，利用本发明的方法和装置，过滤效率提高至原有过滤装置的3～5倍，过滤后清液含杂量较以前明显减少，一次冷冻结晶高铼酸铵纯度达到96.3％以上，较原有循环三次冷冻结晶纯度95.6％以上有明显提高，一次结晶率的提高也降低了多次重溶铼金属的损失率，经济效益明显，由于自动化联锁的投用，降低了人工操作强度，同时避免了人与高温溶液接触的机会，提高了高温下固液分离人员操作的安全性。

比如在本公开的实施例中，更加优选和经济的溶解温度为82～88℃。比如在本公开的实施例中，更加优选和经济的溶解温度为85℃。

比如在本公开的实施例中，更加优选和经济的过滤流量为3.7～4.5m³/H。

比如在本公开的实施例中，更加优选和经济的过滤流量为4.5～6.0m³/H。

在本公开的实施例中，粗高铼酸铵溶液的pH＞10.5，PH＞10.5形成碱性条件，在溶液中大量氨根离子的存在，可避免形成高铼酸，保证高铼酸铵纯度。

在本公开的实施例中，高铼酸铵清液的结晶温度为-3～-5℃，高铼酸铵溶解曲线在-3℃～-5℃最低，结晶效率最高，当温度低于-5℃时溶液水分子易结晶，不易抽滤分离。

结合图1和2，本发明的粗高铼酸铵溶液除杂过滤装置，设置原料罐A、滤膜组件B及清液罐C；原料罐A与滤膜组件B的浓液出液端通过循环管路连通，实现循环过滤；清液罐C与滤膜组件B的清液出液端通过管路连通，实现清液收集。配合本发明的粗高铼酸铵溶液除杂过滤方法，利用循环过滤的形式，能够持续不断的进行清液的收集及浓液的再次过滤，经过连续不断的过滤除杂，保证本发明装置的连续稳定运行，能在最短的时间内实现粗高铼酸铵的除杂过滤。

在本公开的实施例中，滤膜组件B为并列设置的多个滤膜组成；滤膜包括滤膜壳体B1-1，在滤膜壳体B1-1内间隔叠设多个滤芯B1-2，滤膜的清液出液端与滤芯B1-2的叠设方向同向；本发明的滤芯B1-2采用无机滤芯，比如为二氧化钛滤芯，过滤精度最好为10nm；在实际的处理过程中，可以根据实际情况进行滤膜或滤芯B1-2的选择。

在本公开的实施例中，在原料罐A内设置加热棒b和测温计a；在滤膜组件B流入端的循环管路上设置循环泵c，在滤膜组件B流出端的循环管路上设置第一流量传感器d和压力传感器e；滤膜组件B由第一滤膜B1、第二滤膜B2、第三滤膜B3和第四滤膜B4并列设置形成；更多的，在清液罐C的前端管路上还设置第二流量传感器f，本发明中使用的流量传感器和压力传感器均为本领域常用的型号；另外，在原料罐A流出端的管路上设置原料阀1和管道过滤器2，滤膜组件B前端管路上设置进料阀，滤膜组件B由侧部实现清液的流出，因此在滤膜组件B的侧部管路上设置清液阀4，在滤膜组件B的流出端管路上设置浓液回流阀5，在第一流量传感器d和压力传感器e之间的管路上还设置电动调节阀6，清液罐C前端的管路上还设置手动回流阀7，清液罐C的后端还设置清液排液阀8，与原料罐A连通还设置排污管和第一排污阀9，与滤膜组件B连通设置排污管和第二排污阀10。

本发明的装置，溶液过滤过程温度稳定85℃，解决了温度降低结晶堵塞问题。溶液采用错流过滤的形式，独特的压力调节技术，保证膜系统的长期稳定运行。过滤膜芯选用耐高温抗腐蚀型的二氧化钛为载体，保证了膜系统长寿命的可靠运行。膜过滤精度最高可达到1nm，滤膜可更换及拆卸清洗。过滤罐液位过低、膜堵塞压力过高、溶液温度过低系统将发出报警，联锁循环泵将自动跳停。为适用高铼酸氨溶液腐蚀性，设备材质选用不锈钢316L。

本发明的粗高铼酸铵溶液除杂过滤方法及装置的具体运行过程包括：

首先在原料罐A内进行粗料溶解，开启加热棒b，观测测温计a，待温度达到要求的溶解温度后停止溶料加热，检查后端膜阀门开启状态，依次打开原料阀1、进料阀3、浓液回流阀5以及电动调节阀6，确保溶液循环回路正常后，开启循环泵c，物料经过滤膜组件B进行循环，同时开启清液阀4、手动回流阀7，观测有清液流入清液罐C，清液排出采用清液排液阀8，浓液排出采用浓液回流阀5。

循环泵c开启后，物料循环开始，测温计a通过温控系统控制加热棒工作，维持温度，操作人员通过电动调节阀6开关大小，控制浓液回流量以及过滤膜内压力，当膜内压力超过0.6MPA时，电动调节阀6开启百分比超过80％时，设备自动停机，操作人员开始对浓液残渣进行清理，清液进入下步工艺，完成分离过滤。

系统运行过程中，膜内压力、清液流量、溶液流速均与循环泵c联锁，运行参数超过合理范围系统报警停机。在过滤过程中原液通过管道进入膜管，通过滤芯B1-2，进行错流过滤，清液通过滤膜壁析出在壳体内走管道引出连接至清液罐C，浓液回流至原料罐A，达到溶液固液分离的效果。

具体的，本发明的方法和装置通过工艺过程的筛选包括：

采用升温错流循环过滤方式，设置带加热装置容积400L保温循环槽一个，即原料罐A，使用过程中首先在加热循环槽溶解粗高铼酸铵，加热温升至85℃(温度的对比结果见表1)，观察溶液无明显未溶物料，开启循环泵，溶液通过循环泵的加压，通过过滤膜管回到循环槽，确保流速3.5～8m³/H，形成溶液强制循环过滤，观察压力表膜内正常工作压力一般处于不小于0.3MPA(具体对比结果见表2)，压力高低可通过回流阀调节，过滤后清液随清液管流出，浓液在罐与管道间循环，浓渣最终通过人工清理，针对高铼酸铵溶液采用滤膜的过滤精度为10nm(具体对比结果见表3)。

表1：溶液温度加热实验数据

表2：过滤流量与压力关系

表3：高铼酸铵除杂膜精度试验

通过上述工艺参数的筛选和比较，本发明的粗高铼酸铵溶液除杂过滤方法较优的工艺参数为加热溶解粗高铼酸铵的溶解温度为80～90℃；过滤压力0.3～0.4MP，过滤流量为3.5～8m³/H，滤膜精度为10～50nm；比如在本公开的实施例中，更加优选和经济的溶解温度为82～88℃。比如在本公开的实施例中，更加优选和经济的溶解温度为85℃。比如在本公开的实施例中，更加优选和经济的过滤流量为3.7～4.5m³/H。比如在本公开的实施例中，更加优选和经济的过滤流量为4.5～6.0m³/H。

实施例：

以金堆城钼炉料产品部铼回收系统提纯实验室粗高铼酸氨溶液过滤为例。

粗高铼酸铵设置工艺参数如下表4所示：

表4：粗高铼酸铵设置工艺

项目	工艺参数	备注
			过滤温度	85±3℃
过滤压力	≮0.3MPA
			过滤流速	≮3.5m<sup>3</sup>/H
过滤精度	10nm	膜精度
			溶液PH	＞10.5	碱性条件
清液结晶温度	-3～-5℃
			提纯后纯度	≥96.3％	高铼酸铵含量

①钼炉料产品提纯工艺简介

钼炉料产品部铼回收生产线冷冻结晶生产出粗高铼酸氨产品，含杂量一般在40～50％左右，现场需对粗高铼产品进行升温溶解重过滤，去除溶液内固体杂质，过滤后对高浓清液采用低温-5℃结晶，制得高铼酸氨成品。

依据图3，高铼酸铵升温溶解后，溶液因为含杂较多，呈现出黑色或者红色，采用本工艺装置过滤后，试验采用10纳米滤膜，清液呈现清澈透明，浓缩液浓缩粘稠可进入预处理系统回用，清液进行冷冻结晶后，烘干产品为纯白色，经检测纯度＞96.3％，后期经实验采用1纳米多次过滤结晶，纯度可继续上升至99.9％以上。

采用常规工艺，每批产品10KG一次结晶率约2～3kg，纯度约80％左右，采用本工艺一次结晶约6～7公斤，纯度高于96％，效率提高2～3倍，纯度在原有基础上提高25～以上，处理时间常规工艺每次约12小时，本工艺每次约4小时，仅为原有工艺的30％左右，综合处理效率提升约6～8倍。

②原有过滤方法缺点

在原有操作中，粗高铼酸氨进行80℃重溶后，发现其所含杂质成分复杂，粒度较小，较难进行除杂，不能彻底的除杂造成后续冷冻结晶溶液含杂大，需多次循环蒸发分离方可达到合格产品保准。原有采用的过滤方式为负压抽滤，操作过程中溶液易降温结晶堵塞滤布，且过滤精度受选材影响仅能达到1000目(12.5微米)，过滤后溶液含杂量大，给后续提纯在成较大负担，且造成铼金属的不必要浪费。

③本发明方法使用后优点

采用本新型工艺，现场生产出粗高铼酸氨产品在溶解桶100L纯水溶解后，保持温度85℃恒定，开启循环泵，经过对100nm、50nm、10nm各型滤芯实用后，最终选用10nm滤膜，较原有滤膜进度提升了1250倍，设备使用过程中，溶液在泵的强制循环下及恒温加热下，过滤膜未发生堵塞现象，过滤后清液目视清澈，达到固液分离的效果。

经初步估算过滤效率提高至原有过滤装置的3～5倍，过滤后清液含杂量较以前明显减少，一次冷冻结晶高铼酸铵纯度达到96.3％以上，较原有循环三次冷冻结晶纯度95.6％以上有明显提高，一次结晶率的提高也降低了多次重溶铼金属的损失率，经济效益明显，由于自动化联锁的投用，降低了人工操作强度，同时避免了人与高温溶液接触的机会，提高了高温下固液分离人员操作的安全性。

本发明的方法主要适用于溶解度随温度变化较大，且降温易结晶溶液，杂质粒度非常小的溶液固液分离，另经对过滤前粗溶液及过滤后清液进行含铼量分析，整个过滤过程未造成含铼量损失。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。